誤碼分析
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高速通訊量測(cè)大多可藉由以下幾種分析來完成，眼圖波罩(EyeDiagramMask)測(cè)試，抖動(dòng)(Jitter)分析測(cè)試，以及誤碼率測(cè)試等。上述幾項(xiàng)大多已在工業(yè)界已制定標(biāo)準(zhǔn)，或是在生產(chǎn)線上自訂相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目，并可提供較方便快速的方法來規(guī)范其組件品質(zhì)能達(dá)到一定的水平。
一般說來，眼圖波罩(EyeMask)測(cè)試大多使用一些高準(zhǔn)確性的數(shù)字通信分析儀，如取樣示波器配備極高頻寬與極低抖動(dòng)時(shí)基，重復(fù)性與穩(wěn)定性極佳的取樣模塊，這些示波器通常內(nèi)建各式的量測(cè)波照眼圖(EyemaskTemplate)讓使用使更方便作分析與測(cè)試。
誤碼率的量測(cè)通常使用誤碼分析儀(BitErrorRateTester)，它包含PatternGenerator與ErrorDetector兩種設(shè)備，搭配類隨機(jī)測(cè)試Pattern(PRBS)或使用者自定的測(cè)試Pattern來量測(cè)其誤碼率。這些待測(cè)物允許彈性的取樣延遲來調(diào)整Data與Clock的時(shí)間延遲(phase)，同樣的亦可調(diào)整電位的判斷水平(Threshold)，來達(dá)到最佳取樣點(diǎn)，也就是眼圖的中心位置。
在數(shù)據(jù)通訊中，抖動(dòng)分析是十分重要的一環(huán)，傳統(tǒng)的方式大多使用示波器或(TimeIntervalAnalyzerorSamplingScope),TIA乃估算邏輯訊號(hào)取樣時(shí)之判斷水平在特定誤碼率(如10E-12)時(shí)的機(jī)率密度函數(shù)，使能夠在合理的測(cè)量時(shí)間中滿足預(yù)定的高斯分布。
我們將看見，把所有這些功能結(jié)合在一個(gè)測(cè)量裝置，藉由眼圖及波罩測(cè)試，利用大量的量測(cè)數(shù)值并增加數(shù)據(jù)資料的收集速度，亦透過重要curvefitting的取樣點(diǎn)來增加抖動(dòng)量測(cè)時(shí)的準(zhǔn)確度。
并非所有”all-in-one”的這類量測(cè)設(shè)備皆具有技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，然而，若這類儀器在其核心部分若能提供極高的準(zhǔn)確度與有效率的取樣能力，就能具備最佳的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在這樣的情形下，每秒能取樣的有效點(diǎn)數(shù)愈多，處理的速度愈快，將得到愈準(zhǔn)確的量測(cè)結(jié)果。
眼圖測(cè)試EyeDiagram
眼圖的產(chǎn)生大多都使用重復(fù)的取樣示波器，Trigger的利用與BitWindow相當(dāng)，怎么說呢，如果是觸發(fā)信號(hào)與Clock是成倍數(shù)關(guān)系,這樣的信號(hào)乃是一種適當(dāng)?shù)腡riggersource。在Arming的同時(shí),這些裝置等待下一個(gè)觸發(fā)事件并從觸發(fā)點(diǎn)至電壓數(shù)字化的同時(shí)，延遲一很精確的時(shí)間量。在完成內(nèi)部的信號(hào)處理動(dòng)作后，取樣示波器將回復(fù)至Rearmed狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次的抓取電壓數(shù)字化的點(diǎn)與相同TimeDelay的取樣動(dòng)作。
一般而言，取樣示波器乃一直重復(fù)Arm-Trigger-Delay-Sample這些過程，一般而言，不得小于每秒100,000次。藉由在這BitInterval范圍內(nèi)透過返復(fù)觀察的所有可能TimeDelay點(diǎn)，并繪出和累積在顯示屏幕上。在圖像乃是用二維統(tǒng)計(jì)柱狀圖來表示,Y軸表示訊號(hào)電壓,X軸表示取樣的TimeDelay,顏色密度在XY軸表示接收訊號(hào)取樣TimeDelay點(diǎn)數(shù)，在累積許多取樣點(diǎn)以后，圖形可表示在不同的TimeDelay下所有可能得到的電壓值。眼圖(EyeDiagram)可表示由一連續(xù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)串的邏輯訊號(hào)在“1”與”0”變化時(shí)電壓圖。例如，等待約1秒鐘的時(shí)間，你可以得到約100,000取樣點(diǎn)，F(xiàn)igure1表示經(jīng)由一特殊的示波器所得到的眼圖。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所呈現(xiàn)的結(jié)果圖像會(huì)有”空洞”出現(xiàn)在每個(gè)bit-window中相對(duì)電壓與時(shí)間位置，而這個(gè)”空洞”就是我們所知的”Eye”。在這的區(qū)域中，數(shù)字接收器利用TimeDelay與電平中取得適當(dāng)位置，以得到最佳的誤碼率。眼圖張的愈大，則表示這系統(tǒng)將有更多的Margin允許在特定的誤碼下，各種不同的Sampling點(diǎn)，反之，當(dāng)眼圖張的愈小，Margin值就愈小，當(dāng)然誤碼的表現(xiàn)將愈差。
當(dāng)用于眼圖應(yīng)用時(shí)，HighPerformance的誤碼率測(cè)試裝置與示波器有重要相似之處，誤碼率測(cè)試儀中之參考接收器使用bitClock(如Trigger)對(duì)接收到的資料做取樣動(dòng)作。取樣將發(fā)生于LogicalHigh當(dāng)輸入訊號(hào)高于判斷電位時(shí)，當(dāng)輸入訊號(hào)低于判斷電位時(shí)，則于LogicalLow。SamplingTime取決于輸入的Clock(或Trigger)再加上誤碼儀中特定的TimeDelay的部份，而結(jié)合這些方式，我們將可利用在BitInterval中各種不同的TimeDelay和判斷電壓位置量得相對(duì)的誤碼率。
使用全新技術(shù)，使的誤碼測(cè)試儀的接收端可產(chǎn)生二維的Histogram圖形來強(qiáng)化眼圖(EyeDiagram)分析功能，這項(xiàng)分析技術(shù)的特點(diǎn)在于使用示波器技術(shù)并利用極高的Sampling速度來處理高速訊號(hào)，并且這樣的Sampling技術(shù)乃利用改變判斷電壓準(zhǔn)位與Delay的相對(duì)位置在誤碼測(cè)試的接收端搭配判斷電路(DecisionCircuit)與特定的接收硬件來分析取樣時(shí)所得之信息。(參考圖表二)
讓我們比較這兩種技術(shù)的Sampling速度，(1)使用示波器搭配每秒100,000次的Sampling并平均分布于水平顯示的圖點(diǎn)(Pixel)，換句話說平均每行每秒約250個(gè)取樣點(diǎn)。舉例來說，假設(shè)輸入一固定且不含噪聲之直流訊號(hào)，其每個(gè)圖點(diǎn)(Pixel)平均分布在每一行上，意思說每個(gè)圖點(diǎn)(Pixel)位置每秒將可接收25個(gè)取樣點(diǎn)。
(2)以傳輸比率為基礎(chǔ)來決定Sampling的新方法乃一致地將所有的取樣分散給所有圖素(Pixel)。例如，當(dāng)量測(cè)1.5Gb/s的訊號(hào)在400×250圖點(diǎn)(Pixel)約(100,000圖點(diǎn))，每個(gè)圖點(diǎn)(Pixel)每秒約可得到15,000bit取樣點(diǎn)，在這例子，考慮細(xì)微的處理能力每個(gè)圖點(diǎn)每秒約可累積超過10,000個(gè)取樣點(diǎn)，這樣大約是傳統(tǒng)眼圖(EyeDiagram)累積速度的40倍，愈高的傳輸訊號(hào)這種取樣的速度將與頻率呈線性化的增加，而傳統(tǒng)的市波器方市為固定的取樣速度與所接收的訊號(hào)頻率無關(guān)。
波罩(Mask)測(cè)試
波罩測(cè)試乃為一眼圖量測(cè)邏輯上Go或No-go的延伸，當(dāng)進(jìn)行波罩測(cè)試時(shí)，需使用相對(duì)應(yīng)的樣板(Template)，其描述眼圖的幾何區(qū)域，哪些在進(jìn)行電壓準(zhǔn)位取樣時(shí)不能被發(fā)生，意思是當(dāng)取樣點(diǎn)沒有落在所指定的幾何區(qū)間內(nèi)，就無誤碼產(chǎn)生，波罩違反也就沒有發(fā)生。當(dāng)輸入訊號(hào)中含有unbounded隨機(jī)噪聲在分布在bitTiming或電壓軸時(shí)，波罩測(cè)試就會(huì)失敗(因?yàn)楦咚姑芏群瘮?shù)在電壓軸的噪聲和時(shí)間軸的抖動(dòng)訊號(hào)不可能完全為零)，透過選擇一定數(shù)量的Databit上完成測(cè)驗(yàn)然而,波罩測(cè)試與訊號(hào)誤碼產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)的關(guān)聯(lián)，因?yàn)椴ㄕ譁y(cè)試乃一種統(tǒng)計(jì)的方式，增加在量測(cè)時(shí)取樣速度轉(zhuǎn)換成更快且更準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。
另一種采用新技術(shù)的誤碼儀可以不須使用示波器就可完成波罩測(cè)試，使用此種方式，誤碼測(cè)試接收端取樣點(diǎn)將慢慢增加移動(dòng)量圍繞在波罩四周，假如訊號(hào)違反波罩的邊界(Maskboundary)，則將分布在眼圖的上下或中間位置，就一般的case來說，這些測(cè)試的達(dá)成必須利用已知的訊號(hào)來分析，由于大量差異對(duì)持續(xù)的取樣在誤碼儀與示波器中的不論在準(zhǔn)確度與速度上，誤碼儀皆更勝一籌。
評(píng)論